CN108468954A - 一种植物生长灯和植物生长系统 - Google Patents

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李杨
夏奎
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

本发明公开了一种植物生长灯和植物生长系统。其中，所述植物生长灯包括：电源机构、激光控制机构和半导体激光器；其中，所述半导体激光器发射波长为400nm～800nm的激光；所述激光控制机构与所述半导体激光器相连，用于控制所述半导体激光器发射的激光的强度和/或时间；所述电源机构与所述激光控制机构相连，用于为所述激光控制机构供电。本发明提供的植物生长灯结构简单，经济实用；发射的激光强度和/或时间可调，可以满足作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时间的需求，促进植物生长，减少病害传播，满足植物生长光合作用要求，具有较高的经济和社会价值。

Description

一种植物生长灯和植物生长系统
技术领域
本发明涉及植物生长设备技术领域，尤其涉及一种植物生长灯和植物生长系统。
背景技术
植物利用光照进行光合作用而生长、开花、结果。因此，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。我国是农业大国，如何促进植物高效生长，一直备受关注。传统的太阳光光照法，由于存在夜间不能提供光照的缺陷，严重限制了光合作用时间，也限制了植物的生长速度。随着科学进步，特别是生物科学和光电源技术的发展，人造光源，如白炽灯、节能灯、LED 灯越来越多的应用在植物培育领域，以弥补植物光照的不足，促进植物的生长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植物生长灯和植物生长系统，以促进植物的高效生长。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：了一种植物生长灯，包括 ：电源机构、 激光控制机构和半导体激光器 ；其中，所述半导体激光器发射波长为 400nm ～800nm 的激 光 ；所述激光控制机构与所述半导体激光器相连，用于控制所述半导体激光器发射的激光 的强度和 / 或时间 ；所述电源机构与所述激光控制机构相连，用于为所述激光控制机构供 电
可选地，所述半导体激光器发射波长为 640nm ～ 690nm 的红光和波长为 420nm ～470nm 的蓝光
可选地，所述红光与蓝光的光线比例为 (4 ～ 10) ：1。
可选地，还包括 ：灯座 ；所述电源机构、激光控制机构和半导体激光器均安装于所 述灯座内
可选地，所述灯座包括 ：连接尾部，以及与所述连接尾部相连的、半径逐渐增大的 敞口部 ；所述电源机构安装于所述连接尾部内，所述激光控制机构和半导体激光器安装于所述敞口部内 ；所述激光控制机构和 / 或所述半导体激光器与所述敞口部螺纹连接。
可选地，还包括 ：匀光板 ；所述匀光板与所述灯座相连，并罩设于所述半导体激射 器外围。
可选地，所述匀光板为外凸的弧形板。
可选地，所述电源机构设置有稳压单元，所述稳压单元的电压输出端与所述激光控制机构相连。
可选地，还包括支座机构，所述支座机构包括 ：底座和位置调整机构，所述位置调整机构一端与底座相连，另一端与所述灯座相连，用于调整所述灯座的布置位置和 / 或布置角度。
此外，本发明还提供一种植物生长系统，包括 ：设置于植物培育环境内的光强 检测装置，用于检测所述培育环境的光照强度 ；上述任意一项所述的植物生长灯，所述植物生长灯的激光控制机构与所述光强检测装置相连，用于根据所述光强检测装置发送的光照强度数据调整半导体激光器的激光发射强度
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种植物生长灯，其包括有电源机构、激光控制机构和半导体激 光器。半导体激光器可发射波长为 400nm ～ 800nm 的激光，有利于植物进行高效的光合作 用 ；并且，半导体激光器具有高效照射，便于控制的优点，其与激光控制机构配合使用，实现 发射激光的强度和 / 或时间可调，以满足不同作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时 间的需求，更有利于植物的高效生长。电源机构用于为激光控制机构供电，供激光控制机构 正常工作。本发明提供的植物生长灯结构简单，经济实用 ；发射的激光强度和 / 或时间 可调，可以满足作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时间的需求，促进植物生长，减少 病害传播，满足植物生长光合作用要求，具有较高的经济和社会价值。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的植物生长灯的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的植物生长灯的结构示意图。
附图标记说明 ： 1 电源机构 、2 激光控制机构 、3 半导体激光器、 4 灯座 、41连接尾部 、42 敞口部、 5 匀光板、6 底座、7 位置调整机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图 1，该图示出了本发明实施例一提供的植物生长灯的结构。该植物生 长灯包括 ：电源机构 1、激光控制机构 2 和半导体激光器 3 ；其中半导体激光器 3 发射波长为 400nm ～ 800nm 的激光 ；激光控制机构 2 与半导体激 光器 3 相连，用于控制半导体激光器 3 发射的激光的强度和 / 或时间 ；电源机构 1 与激光控 制机构 2 相连，用于为激光控制机构 2 供电。 本发明实施例提供的植物生长灯包括有电源机构 1、激光控制机构 2 和半导 体激光器 3。电源机构 1 与激光控制机构 2 相连，用于为激光控制机构 2 的工作供电。该 电源机构 1 可以为 ：外接电源、一次电池、二次电池 ( 如太阳能电池 ) 等。进一步地，电源机 构 1 具有稳压单元，用于为激光控制机构 2 提供稳定的低压电源，如 DC12V 电源，该稳压电源的电压输出端与激光控制机构 2 相连。激光控制机构2 与半导体激光器 3 相连，用于控制半导体激光器 3 发射的激光的 光强和 / 或时间，以满足不同作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时间的需求，更有 利于植物的高效生长。该激光控制机构 2 可以设置有稳流电源，通过控制调整电流大小，为 半导体植物激器 3 提供稳定的电流，保证光强。该激光控制机构可以设置有定时单元，该定 时单元根据预设规则生成控制指令，该控制指令用于控制半导体激光器 3 的开和关，由此 实现控制光照时间的功能。半导体激光器 3 用于发射波长为 400nm ～ 800nm 的激光。半导体激光器具有如下 优点 ： (1) 照射功率高，输出功率为 ：5 ～ 500mW，阵列可达 145kW ： (2)电 - 光转换效率高，可达 30％～ 52％ ； (3) 没有多余的波长，能够用单波长进行高效光激励。因此采用半导体激光器具有高效，便于控制的优点。上述半导体激光器 3 优选发射波长为 640nm ～ 690nm 的红光和波长为 420nm ～ 470nm 的蓝光。因为叶绿素 a、b和绿色植物的作用光谱主要由红光和蓝光其作用，波长 为 640nm ～ 690nm 的红光和波长 420nm ～ 470nm 的蓝光对光合作用的贡献最大，因此设置 半导体激光器 3 发射上述激光可以提高光线的利用率。并且，根据埃默森效应 (Emtrson’ Seffect) 原理，若同时照射不同波长的光，则其光合作用速度大于这些光单独照射所得值 之和，因此设置半导体激光器同时发射上述波长的红光和蓝光还可以提高植物生长速度和 产量。进一步地，红光和蓝光的光线比例可以为 (4 ～ 10) ：1，可以设置该半导体激光发射 器 3 的上述红光和蓝光的激光发射头个数比为 (4 ～ 10) ：1，更优选的为 (7 ～ 9) ：1。为了防止上述电源机构 1、激光控制机构 2和半导体激光器 3与外界潮湿环境过多 接触，影响上述器件的正常工作，本实施例提供的植物生长灯还优选包括灯座 4 ；上述电源 机构 1、激光控制机构2 和半导体激光器 3 均安装于该灯座 4 内。由此，该灯座 4 不仅对设 置于其内部的电源机构 1 等器件起到保护作用，还对上述器件起到的支撑的作用，保证器 件之间可靠连接。具体而言，上述灯座 4 可以包括 ：连接尾部 41，以及与连接尾部 41 相连的、半径逐渐增大的敞口部 42 ；电源机构 1 安装于上述连接尾部 41 内，激光控制机构 2 和半导体激光 器 3 安装于敞口部 42 内，激光控制机构 2 和 / 或半导体激光器 3 与敞口部42 优选为螺纹连 接。设置上述敞口部 42 的作用在于 ：激光控制机构 2 和半导体激光器 3 属于发热元件，敞 口部空间较大，这样有利于这两个部件的散热。进一步地，上述灯座 4 优选为金属灯座。金 属具有较好的导热性能，更有利于上述发热元件利于通过该灯座的热传导作用快速散热。 灯座 4 更优选为铸铝灯座，铸铝灯座除具有散热快的特点，还具有质量轻的优点。激光控制机构 2 和 / 或所述半导体激光器 3 与敞口部 42 螺纹连接的作用在于 ：一 方面，便于激光控制机构 2 和所述半导体激光器 3 的拆装 ；另一方面，螺纹连接还有利于增 加激光控制机构 2 和半导体激光器 3 与灯座 4 的贴合度，进而进一步提高散热效率，延长器 件寿命。
本实施例提供的植物生长灯优选还设置有匀光板 5，该匀光板 5 与灯座相连 4，并 罩设于半导体激光器 3 外围。从半导体激光器 3 发射的激光通过匀光板 5 产生光学雾化，光学透光率较高，可达到 75％～ 80％。该匀光板 5 可以将从半导体激光器 3 发射的激光均 匀扩散，进而使得整个植物培育体系的光照均匀。匀光板 5 优选为外凸的弧形板。此外，为 了便于匀光板 5 的拆装，匀光板 5 优选与灯座 4 可拆卸连接，具体可以为螺纹连接、卡接等。请参见图 2，该图示出了本发明实施例二提供的植物生长灯的结构。本实施例 提供的植物生长灯与实施例一的区别在于 ： 其还包括支座机构，该支座机构包括：底座 6 和位置调整机构 7，位置调整机构 7 一端与底座 6 相连，另一端与灯座 4 相连，用于调整灯座 4 的布置位置和 / 或布置角度。本 申请所述灯座 4 的布置位置是指灯座 4 与位置调整机构 7 相连部位在水平面和 / 或竖直面 的位置 ；本申请所述的灯座 4 的布置角度是指灯座 4 的轴线沿水平面和 / 或竖直面的夹角。上述支座结构中，底座 6 对位置调整机构 7 起到支撑作用。位置调整机构 7 与灯 座 4 相连，一方面对灯座4，以及与灯座 4 相连的部件 ( 电源机构 1、激光控制机 2、半导体激 光器 3和匀光板5)起到支撑作用 ；另一方面，还可以调整激光光源的位置和照射角度，以便 于操作人员对激光光源的位置和照射角度进行调整，以使植物处于最佳光照状态。上述位置调整机构 7具体可以为沿水平方向和 / 或竖直方向可伸缩的杆，进而实 现对灯座 4 进行位置调整的功能。上述位置调整机构具体也可以一端与灯座铰接或球铰， 以实现灯座 4 布置角度可调的效果。当然，上述两种结构可以结合，本领域技术人员可以根 据具体需求进行选择。由上述内容可知，本发明实施例提供的植物生长灯包括有电源机构 1、激光控 制机构 2和半导体激光器 3。半导体激光器 3 可发射波长为 400nm ～ 800nm 的激光，有利于 植物进行高效的光合作用 ；并且，半导体激光器 3 具有高效照射，便于控制的优点，其与激光控制机构配合使用，实现发射激光的强度和 / 或时间可调，以满足不同作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时间的需求，更有利于植物的高效生长。电源机构 1 用于为激光控制机构 2 供电，供激光控制机构正常工作。本发明实施例提供的植物生长灯结构简 单，经济实用。发射的激光强度和 / 或时间可调，可以满足作物在不同的生长阶段对光照强度和光照时间的需求，促进植物生长，减少病害传播，满足植物生长光合作用要求，具有较高的经济和社会价值。本发明实施例三还提供一种植物生长系统，该系统包括设置于植物培育环境 内的光强检测装置和上述任一实施例的植物生长灯。具体的，光强检测装置用于检测培育环境的光照强度 ；植物生长灯的激光控制机 构 2 与上述光强检测装置相连，用于根据所述光强检测装置发送的光照强度数据调整半导 体激光器 3 的激光发射强度。由于植物培育环境的光照强度会由于天气变化等原因发生不规律的变化，从而会 使得当前的光照强度与植物培育所需的光照强度无法实时的匹配，为此，在本发明实 施例中，还设有了光强检测装置，以实时的获取植物培育环境的当前光照强度，从而激光控 制机构 2可以根据由当前光照强度数据生成的控制指令来调整半导体激光器 3 的激光发射 强度。这样，无论环境光照强度如何变化，植物生长灯都可以自适应调整的光照强度，使植 物培育环境随时可以保持植物培育所需的光照强度，进而更加有效的促进植物生长，减少 病害传播，满足植物生长光合作用要求
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种植物生长灯，其特征在于，包括：电源机构 (1)、激光控制机构 (2)和半导体激光器 (3) ；其中，所述半导体激光器 (3) 发射波长为 400nm ～ 800nm 的激光；所述激光控制机构 (2)与所述半导体激光器 (3)相连，用于控制所述半导体激光器 (3) 发射的激光的强度和 / 或时间；所述电源机构 (1) 与所述激光控制机构 (2) 相连，用于为所述激光控制机构 (2) 供电。
2.根据权利要求 1所述的植物生长灯，其特征在于，所述半导体激光器 (3)发射波长为 640nm ～ 690nm 的红光和波长为 420nm ～ 470nm 的蓝光。
3.根据权利要求 2 所述的植物生长灯，其特征在于，所述红光与蓝光的光线比例为(4 ～ 10) ：1。
4.根据权利要求 1 所述的植物生长灯，其特征在于，还包括：灯座 (4) ；所述电源机构 (1)、激光控制机构 (2) 和半导体激光器 (3) 均安装于所述灯座 (4) 内。
5.根据权利要求 4 所述的植物生长灯，其特征在于，所述灯座 (4) 包括：连接尾部(41)，以及与所述连接尾部 (41) 相连的、半径逐渐增大的敞口部 (42) ；所述电源机构(1) 安装于所述连接尾部 (41) 内，所述激光控制机构 (2) 和半导体激光器 (3) 安装于所述敞口部 (42) 内；所述激光控制机构 (2) 和 / 或所述半导体激光器 (3) 与所述敞口部 (42) 螺纹连接。
6.根据权利要求 4 所述的植物生长灯，其特征在于，还包括：匀光板 (5) ；所述匀光板 (5) 与所述灯座 (4) 相连，并罩设于所述半导体激射器外围。
7.根据权利要求 6 所述的植物生长灯，其特征在于，所述匀光板 (5) 为外凸的弧形板。
8.根据权利要求 1 所述的植物生长灯，其特征在于，所述电源机构 (1) 设置有稳压单元，所述稳压单元的电压输出端与所述激光控制机构 (2) 相连。
9.根据权利要求 1 至 8 任意一项所述的植物生长灯，其特征在于，还包括支座机构，所述支座机构包括：底座 (6) 和位置调整机构 (7)，所述位置调整机构 (7) 一端与底座(6) 相连，另一端与所述灯座 (4) 相连，用于调整所述灯座 (4) 的布置位置和 / 或布置角度。
10.一种植物生长系统，其特征在于，包括：设置于植物培育环境内的光强检测装置，用于检测所述培育环境的光照强度；权利要求 1 至 9 任意一项所述的植物生长灯，所述植物生长灯的激光控制机构 (2) 与所述光强检测装置相连，用于根据所述光强检测装置发送的光照强度数据调整半导体激光器 (3) 的激光发射强度。
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